על פי נתונים פתוחים, מחשב העל החזק ביותר ברוסיה הוא Chervonenkis של Yandex. מקור: wikiwand.com
טכנולוגיות אסטרטגיות
מדינות הטוענות לריבונות טכנולוגית חייבות להיות מסוגלות לבנות מחשבי-על בעצמן. או בפעם הראשונה לפחות לקנות מאחרים. מחשבים יעילים ויקרים במיוחד הם מנועי הקידמה בארץ ובעולם. פשוטו כמשמעו. בין המטרות החשובות ביותר של ה"סופר" הוא מידול תלת מימדי מורכב של תהליכים שונים. לדוגמה, בתעשיית המטוסים, מערכות מחשוב יכולות להאיץ משמעותית את החישובים האווירודינמיים של גוף המטוס ומערכות קריטיות אחרות.
מחשבי-על אפילו נכנסו למספר תוכניות ממשלתיות. לדוגמה, בשנת 2017, הממשלה פרסמה הוראה "על פיתוח מוצרי ציוד צבאי עתירי טכנולוגיה ומבטיחים רק תוך שימוש בטכנולוגיות מודרניות לתכנון מחשבים, מידול מתמטי אלקטרוני". חבילת התוכנה Logos נכתבה ישירות עבור מחשבי-על. כפי שכותבים המפתחים, אחד המודולים של תוכנת Logos-TMP מאפשר "לחשב את זרימת גז צמיג דחוס ובלתי דחוס, תוך התחשבות במערבולת תוך שימוש בכל הגישות המודרניות".
המודול השני – Logos-Strength "מדגמן את התהליכים של דפורמציה סטטית ודינמית אלסטית-פלסטית, דינמיקה של גז, הרס, אינטראקציית מגע, מוליכות תרמית, קינמטיקה, ניתוח תדרים ואופני רטט". חבילת התוכנה, במיוחד, הייתה בשימוש נרחב לחישובים בנושא מטוס הקרב Su-57 מהדור החמישי.
ממקורות פתוחים ידוע שהם עבדו על פתרון בעיות של הפרדה בטוחה תְעוּפָה אמצעי השמדה מהמטוס, ניתחו את המשאב של חומרי מבנה חדשים, העריכו את השפעת הגז הדינמית של מתקן התותח וחישבו את התפשטות תערובת כיבוי האש בתא תחנת הכוח. הדמיה וירטואלית מאפשרת לפשט משמעותית בדיקות נוספות בקנה מידה מלא, שבלעדיהם, כמובן, אף עבודת עיצוב לא יכולה לעשות.
דוגמה למתן מודלים תלת מימדיים בעלי דיוק גבוה עם תנאי התחלה וגבול ממודלים פונקציונליים. מקור: A.V. Kornev "יישום טכנולוגיות מחשבי-על מקומיות ליצירת דגמי מטוסים מתקדמים"
כדי להבין אילו מערכי נתונים מחשב-על צריך לחשב, בוא ניתן דוגמה למכונה בעלת קיבולת של 1 Pflop/s.
לשם התייחסות, 1 petaflops אומר שמחשב יכול לבצע קוודריליון פעולות נקודה צפה אחת בשנייה. כ-50 אלף מחשבים אישיים רגילים מסוגלים לכך.
מחשב העל Petaflops אמין כדי לחשב את המאפיינים האווירודינמיים של מטוסים במצבי טיסה שונים. למשל, דגמי קרב במהירויות לפני ואחרי התגברות על מספר המאך. מחשב על עם ביצועים של 1 Pflop/s יוצר מודל בכל מצב למשך 12 חודשים לפחות! יחד עם זאת, עלייה של פי עשרה בביצועי מחשב העל אינה נותנת תאוצה מתאימה - משך החישוב מצטמצם ל-2-3 חודשים.
השימוש במודלים בעלי דיוק גבוה של תהליכי בעירה וכיבוי אש על סיפון מטוס הוא עתיר משאבים אפילו יותר, בסדר גודל אחד או שניים. מהאמור לעיל, ברור עד כמה קריטי לרוסיה המודרנית יהיו מחשבי-על מתקדמים. במיוחד בהתחשב בפריצת הדרך המהפכנית, פשוטו כמשמעו, שתעשיית המטוסים האזרחית צריכה לעשות בשבע עד שמונה השנים הקרובות. עד שנת 2030, כמעט כל צרכי התחבורה הפנים-ארציים אמורים להיות מכוסים במטוסי פנים, ומדובר בכמה מאות מטוסים, שחלקם אפילו לא עלו לשמיים.
תוצאות חישוב התפשטות תערובת הכיבוי בתא של תחנת הכוח. מקור: A.V. Kornev "יישום טכנולוגיות מחשבי-על מקומיות ליצירת דגמי מטוסים מתקדמים"
דרוש "סופר" חזק לא פחות בתעשיית הרכב. במיוחד לאור תוכנית החלפת היבוא בקנה מידה גדול שטרם הושקה. מחשבים בעלי ביצועים גבוהים, בין היתר, אמינים לחישוב אווירודינמיקה ולדמות מבחני ריסוק וירטואליים.
בפרמקולוגיה, נעשה שימוש נרחב בשיטות מודלים מולקולריים, למשל עגינה - תיאור האינטראקציה של חלבוני מטרה ומולקולות במשקל מולקולרי נמוך של תרופות עתידיות החוסמות את עבודתם של חלבונים אלו. מחשב העל עובר דרך אלפי מולקולות מוכנות ובוחר את המבטיחות ביותר.
יתר על כן, הנסיינים במעבדות צריכים רק לבדוק את הפתרון של מוח העל בניסויים בקנה מידה מלא. זמן ענק ועשרות מיליוני רובלים נחסכים. עבודה דומה נעשית במרכז מחשוב המחקר של אוניברסיטת מוסקבה ב-1,7-petaflop Lomonosov. אגב, פעם הוא היה אחד מחמש מאות מחשבי העל החזקים בעולם.
"Chervonenkis" ואחרים
הפעם האחרונה שבה 500 המחשבים החזקים ביותר בעולם עודכנו בנובמבר אשתקד, והיא עמדה בסימן הופעתו של מכשיר ektaflops הראשון. זוהי מכונת Frontier מהמעבדה הלאומית Oak Ridge בארצות הברית. ההספק המקסימלי המדויק שלו הוא 1 Pflop/s או 102 Eflop/s. זה חזק פי אלף ממחשב העל שהוזכר לעיל לחישוב המאפיינים האווירודינמיים של מטוס.
ככל הנראה, Frontier יבנה דגמים דומים עבור לוחמי ה-Su תוך מספר ימים. שיא ההספק של המוצר האמריקאי יכול להגיע ל-1,685 Eflop/s. במקביל, הוא צורך אנרגיה כמו כמה בניינים רבי קומות בערב חורף כפור - עד 21 קילוואט. עד נובמבר 100, מחשב העל היפני Fugaku עם ביצועים של 2022 Pflop/s היה במקום הראשון, בעוד שהוא צרך יותר אנרגיה באופן ניכר - כמעט 442 אלף קילוואט.
ישנן שתי מגמות - עלייה בכוחם של מחשבי העל עם ירידה בו זמנית בצריכת האנרגיה.
איפה מכוניות רוסיות ב-500 המובילות? במקום ה-25 נמצא ה"סופר" מ"Yandex" - "Chervonenkis" עם ביצועים של 21,53 Pflop/s, המשמש את החברה בעיקר לצרכי רשתות עצביות. המכשיר נקרא על שמו של אלכסיי צ'רווננקיס, אחד מגדולי התיאורטיקנים של למידת מכונה.
כמובן שכל המילוי מיובא - גרפי NVIDIA A100 בשילוב עם AMD EPYC 7702. בזמן הופעתו ב-2021, מחשב העל דורג במקום ה-19 בדירוג העולמי.
כמו כן בדירוג העולמי שתי מכונות נוספות מבית Yandex - גלושקין 16 פטפלופ (מקום 44) וליאפונוב 12,8 פטפלופ (47 בדירוג). הראשון נקרא על שמו של אלכסנדר גלושקין, אחד החוקרים העיקריים של רשתות עצביות, השני - לכבודו של אלכסיי ליאפונוב, מחבר העבודות העומדות בבסיס מדעי המחשב. כל המכונות הופיעו לאחרונה יחסית ולכן לא הספיקו להתיישנות באופן קריטי.
ל-Sber יש גם מחשבי-על, כמו Christofari ו-Christofari Neo, שנבנו ב-2019 ו-2021, בהתאמה. ניאו במקום ה-50 בדירוג העולמי, בעוד אחיו הגדול במקום ה-87.
כמה עולה בניית יחידות כאלה ניתן לשפוט לפי העלויות של מחשב העל Lomonosov-2, שעבורו הוצאו כמעט 2009 מיליארד רובל עד 2. פוגאקו שהוזכר לעיל עלה מיליארדי דולרים. מחשבי-על הם צעצועים יקרים אך מבוקשים מאוד.
נכון לעכשיו, המובילות בעולם, הן בהספק והן בכמות המכוניות, הן סין (כ-170 מכוניות) וארה"ב (כמעט 150), ואחריהן יפן, גרמניה, צרפת והולנד. עד נובמבר אשתקד, 500 המובילים כללו את Lomonosov-2 שהוזכר לעיל עם 1,3 Pflop/s, אבל כעת הוא מחוץ למועדון העילית. אבל Thunder מ-MTS עם קיבולת של 2,26 Pflop/s בנובמבר אשתקד עצר את הנפילה במקום ה-352.
דירוג המחשבים הפרודוקטיביים ביותר בעולם מבוסס על עיקרון וולונטרי - אם למבקש יש רצון להתבלט, אז הפרמטרים של מחשב העל נכללים ב-500 המובילים. חלק גדול מהמחשבים החזקים חולף על פניו, שכן הוא משמש למען הביטחון הלאומי.
ברוסיה, כמובן, המפורסם והחזק שבהם הוא ה"סופר" של מרכז הבקרה של ההגנה הלאומית. אין הרבה מידע פתוח על המכונה הזו, אבל טוענים שהביצועים הם בערך 16 Pflop/s. אם זה נכון, אז המחשב הוא בין חמישים החזקים בעולם. פוטנציאל המחשוב של המכונה על סוללת Frunzenskaya גבוה יותר מפי שלושה מהיכולות של מחשב-על דומה בפנטגון.
אחת המטרות של מחשב העל של משרד ההגנה הרוסי היא מודלים וחיזוי התפתחות של סכסוכים צבאיים. אומרים שהאלגוריתמים של המכונה דיווחו על משבר ממשלתי בוונצואלה שבועות מראש. אפשר רק לנחש אילו תחזיות עושה המחשב בן 16 הפטפלופים לגבי תוצאות המבצע המיוחד באוקראינה. ואיזה דגמים היא יצרה לפני 24 בפברואר 2022.
למרות כל החיוביות לכאורה של התמונה, בעתיד הקרוב יהיו לרוסיה קשיים מסוימים עם יצירת מחשבי-על חדשים. כפי שניתן לראות מהחומר, התלות ברכיבים זרים מתקרבת למוחלטת - ברוסיה אין בסיס ייצור למעבדים גרפיים, שעל בסיסם נבנים "סופר". לכן בסתיו האחרון אסרו האמריקאים על ייבוא שבבי Nvidia לרוסיה, ובמקביל לסין. קודם כל, מוצרים מסדרות A100 ו-H100, עליהם מבוססת כל תעשיית מחשבי העל.
אם הכל יישאר כמו שהוא, אז בעוד חמש או שש שנים הצבר של רוסיה בכוח המחשוב ממדינות המערב עשוי להיות קריטי. זה כמובן לא יגרום לקריסה רגעית וטוטאלית, אבל יאט תהליכים עיצוביים וטכנולוגיים רבים. במדינות אויב, להיפך, תהליכי הפיתוח והאימוץ בסדרה יואצו.
המאיץ הגרפי NVIDIA A100 הוא הבסיס של רוב הסופרס המסחריות הרוסיות. נפל כצפוי תחת מגבלות מערביות. מקור: i2hard.ru
העבודה על החלפת ייבוא של מלית למחשבי-על בהחלט בעיצומה. כסף מוקצה לפיתוח צילום ביתי, המרכיב העיקרי בשרשרת הייצור של המיקרו-אלקטרוניקה. זה יאפשר באופן תיאורטי ייצור של שבבים גרפיים עד 2030.
כמובן, לא ברמה עולמית, אבל לגמרי שלהם. העובדה היא שהפרמטר המרכזי של הפיתוח המודרני של "סופר" הוא יעילות אנרגטית. נזכיר כי ה-Frontier החזק בעולם צורכת כ-21 קילוואט, והפוגאקו הפחות חזק כמעט 100 קילוואט. עבור רוסיה, יד על הלב, הפרמטר הזה לא כל כך קריטי. יתרה מכך, המדינה שלנו היא הטובה בעולם לארגון מחשוב-על.
ראשית, יש לנו חשמל זול מאוד, ושנית, אקלים קר, מה שמפשט מאוד את הקירור של מחשבי-על חמים. לכן, במשך זמן מה, ניתן להגדיל את הכוח של מכונות קיימות ולבנות חדשות על מעבדים גרפיים מיושנים למען האמת. ענקים כאלה פשוט יתפסו מקום וייצרו יותר חום.
אם נגזים לגמרי, אז תצטרך להקצות תחנת כוח קטנה לכל מרכז מחשבים. מה לעשות, ריבונות טכנולוגית מעולם לא הייתה זולה.